EDA技术
计算机科学系
张晴晖
电话：138********
E-Mail:huizq@https://www.doczj.com/doc/673001069.html,
本课程安排：
学时数：64学时（课堂教学32学时，实验32学时）课堂教学内容：
第一章、EDA技术概况
第二章、大规模可编程逻辑器件
第三章、PLD设计流程
第四章、VHDL硬件描述语言初步
第五章、VHDL设计进阶
第六章、VHDL设计实例
第七章、有限状态机
实验教学内容：
分8次共32学时。
掌握EDA开发系统Quartus II，从简单的
电路设计入手，到最后能够设计比较复杂的电子系统。培养利用EDA技术设计电路系统的实际动手能力。
教学目的：
了解可编程逻辑器件的原理与结构；掌握一门硬件描述语言（VHDL）；熟悉使用一种EDA 设计工具（QuartusII）；设计自己的电路。
第一章EDA概述
1.1 EDA技术及其发展
EDA的定义：
EDA是英文E lectronic D esign A utomation 的缩写，中文意思是电子设计自动化。是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。
EDA技术的发展过程
EDA 技术是70后年代迅速发展起来的，是现代电子设计的最新技术潮流，是综合现代电子技术和计算机技术的最新研究成果，是从事电子线路设计与分析的一门技术，包括电子线路的设计、计算机模拟仿真和电路分析、印制电路板的自动化设计三个方面的内容。由于EDA不是单一的某种学科的分支，而是多种技术发展的共同产物，是一门综合性学科。其发展是随着相关领域的技术同步发展的。其主要经历了以下三个发展过程。
EDA技术的发展过程
1）早期电子CAD阶段
20世纪70年代，属EDA技术发展初期。主要有PCB布线设计、电路模拟、逻辑模拟、版图绘制等，利用计算机代替手工劳动、
辅助进行计算、布线等高度重复性的繁杂
工作。典型设计软件如Protel的早期版本Tango。这个时期的EDA软件一般称为CAD （Computer Aided Design）。
EDA技术的发展过程
2）计算机辅助工程设计CAE阶段
CAE除了图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，仿真等等，并且通过电气连接网络表将它们结合在一起，以实现工程设计。由于采用了统一的数据管理技术，所以能将各个工具集成为一个CAE (Computer Aided Engineering)系统。其主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。
EDA技术的发展过程
3）电子设计自动化(EDA)阶段
90年代，随着微电子技术的发展，可编程逻辑器件得到了迅速发展。在这个阶段，具有较强抽象描述能力的硬件描述语言(VHDL、Verilog HDL)及高性能综合工具的使用，使过去单功能电子产品开发转向系统级电子产品开发（即SOC_ System On a Chip）。
EDA工具分类
根据工具软件的主要功能或主要应用场合的不同，可以把EDA工
具软件分为：电路设计与仿真工具、PCB设计软件、PLD设计工具、IC
设计软件。
其中前三种类型属于系统级，最后一类属于物理级。
常用的EDA工具软件
（1）原理图和PCB设计
Protel
Mentor Graphics
Cadence
ORCAD
PCAD
常用的EDA工具软件
（2）PLD设计工具软件
MaxplusII
Foundation
QuartusII
ISE
Synplify
常用的EDA工具软件
（3）IC设计工具软件
Cadence
Mentor Graphics
Synopsys
EDA技术的狭义定义：
以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，自动完成用软件方式描述的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门多学科融合的新技术。
传统设计方法的缺点：
1. 设计依赖于手工和经验。
2. 设计依赖于现有的通用元器件。
3. 设计后期的仿真和调试十分困难。
4. 如果出错，查找和修改十分不便。
5. 设计实现周期长，灵活性差，耗时
耗力，效率低下。
EDA设计方法：
设计思想不同：
自上而下（Top -Down)的设计方法。
自上而下是指将数字系统的整体逐步分解为各个子系统和模块，若子系统规模较大，则还需将子系统进一步分解为更小的子系统和模快，层层分解，直至整个系统中各个子系统关系合理，并便于逻辑电路级的设计和实现为止。
自上而下设计中可逐层描述，逐层仿真，保证满足系统指标。
Top-Down
功能级描述、仿真
模块化分、仿真
逻辑综合、优化、布局布线
定时仿真、定时检查
输出门级网表
ASIC芯片投片、PLD器件编程、测试
EDA设计方法：
可编程逻辑器件
芯片设计
电路板构成
电子系统
EDA技术的主要特征
采用硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）来进行设计。
采用平面规划（Floorplaning）技术对逻辑综合和物理版图设计进行联
合管理。
可测性综合设计。
基于EDA工具的各种IP （Intellectual Property）核。
强大的仿真功能
采用自顶而下的设计方法